CN219122725U - 补光装置及识别设备 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种补光装置及识别设备，属于生物识别技术领域。补光装置包括激光光源、偏转模块和面光源转化模块；面光源转化模块包括第一转化区域和第二转化区域，第一转化区域的面积小于第二转化区域；补光装置被配置为，激光光源朝向偏转模块发射激光束，偏转模块能够将激光束导入至第一转化区域或第二转化区域，第一转化区域和第二转化区域分别将激光束的点状光源转化为面状光源后向外发射。本公开的补光装置，利用激光光源，补光效率提升200％以上，能够在较远距离上进行集中补光，在较近距离上进行大面积补光，提高补光效率。

Description

补光装置及识别设备

技术领域

本公开涉及生物识别技术领域，特别涉及一种补光装置及识别设备。

背景技术

随着便捷支付在日常生活中渗透越来越深，各种生物识别技术也越来越多的进入身份识别的领域。掌纹及掌静脉采集识别技术也在现在这个阶段逐渐成为一个被大家持续关注的生物识别技术。掌纹及掌静脉的采集需要图像采集模块(相机)和光学补偿模块(白光&红外补光系统)的共同配合实现。

为了能让图像采集系统可以拍到清晰的图像用于后续的识别，需要对光学补偿系统进行系统性设计，实现大的视场角补光以及较大的照度要求。

相关技术中普遍采用发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)进行光学补偿，但是由于LED的视场角特性和偏振后光效率过低的问题，使得这种光学补偿系统无法满足掌纹及掌静脉采集的补光需求。

实用新型内容

本公开提供了一种补光装置及识别设备，能够解决LED无法满足掌纹及掌静脉采集的补光需求的问题。

所述技术方案如下：

一方面，提供了一种补光装置，所述补光装置包括激光光源、偏转模块和面光源转化模块；

所述面光源转化模块包括第一转化区域和第二转化区域，所述第一转化区域的面积小于所述第二转化区域的面积；

所述补光装置被配置为，所述激光光源朝向所述偏转模块发射激光束，所述偏转模块能够将所述激光束导入至所述第一转化区域或所述第二转化区域，所述第一转化区域和所述第二转化区域分别将所述激光束的点状光源转化为面状光源后向外发射。

另一方面，提供了一种识别设备，所述识别设备包括权本公开所述的补光装置以及摄像头；所述摄像头与所述面光源转化模块相邻布置。

本公开提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本公开的补光装置，利用激光光源，光电转换效率较高，激光本身为线偏振光，无需增加偏振片，补光效率提升200％以上；偏转模块能够选择性地将激光束导入第一转化区域和第二转化区域，第一转化区域面积较小，视场角较小，能够在较远距离上进行集中补光，第二转化区域面积较大，视场角较大，能够在较近距离上进行大面积补光，通过第一转化区域和第二转化区域实现针对性的差异化补光，进一步的提高补光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的补光装置的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的补光装置通过第一转化区域补光的状态示意图；

图3是本公开实施例提供的第一转化区域的视场角示意图；

图4是本公开实施例提供的补光装置通过第二转化区域补光的状态示意图；

图5是本公开实施例提供的第二转化区域的视场角示意图；

图6是本公开实施例提供的第一转化区域和第二转化区域的结构示意图；

图7是本公开实施例提供的面光源转化模块的结构剖视图；

图8是图7中A处放大图；

图9是本公开实施例提供的均光膜的结构示意图；

图10是图7中B处放大图；

图11是本公开实施例提供的偏转模块的结构示意图。

图中的附图标记分别表示为：

1、激光光源；

2、偏转模块；21、反射镜；22、运动机构；

3、面光源转化模块；301、第一转化区域；302、第二转化区域；31、均光膜；311、漫反射阵列；32、全反射壳；321、锯齿形结构；

4、距离传感器；

5、摄像头。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

除非另有定义，本公开实施例所用的所有技术术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。

由于LED存在一个视场角问题，一般而言LED构建的光场中间较亮，而边缘较暗，随着离中心位置偏转的角度越大，与中心的亮度比其亮度越差。

当选用较大视场角的LED为近端拍摄服务时，因为视场角很大，在远端时会出现亮度不足的情况。而当选用小视场角的LED使得光照能量更集中时，虽然解决了远端照度不足的问题，但当手掌较近时，就很难有效覆盖整个手掌的范围。

另外在采集掌静脉图像时，常使用红外偏振光源做手掌照射，红外光线照射到手掌上时，光线首先被手掌表皮纹理反射，因此摄像头接收到这部分的光线而会得到掌纹信息，而部分照射光线会穿透表皮进入手掌内部组织，从而在组织内或吸收或反射，而由于手掌内组织与血管内血液对红外线的吸收程度不一样，其从手掌内反射出来的光线被摄像头捕捉到后会呈现明暗区域，血管的部分灰度较深(血管中的血红蛋白吸收较多)而组织部分灰度较浅(肌肉及结缔组织吸收较少)，这两部的光线最后在进入摄像头后出现叠加，也就是呈现掌纹和掌静脉同时出现的情况，因而在图像识别过程中会出现误判和干扰问题。

相关技术方案为解决这个问题，在摄像头端增加一个与发射端放置方向呈正交摆放线偏振片，从而滤除手掌表皮包含掌纹信息的光线信息进入摄像头从而更好的得到掌静脉信息。但由于LED红外补光灯由于为自然光，其本身发出的是全向光线，因此经过偏振后，其整体理论光效率会小于25％(实测一般在10％以下)，因此整体光效率较低。

因此，本公开提供了一种补光装置，无需增加偏振片，补光效率提升200％以上，能够在较远距离上进行集中补光，在较近距离上进行大面积补光，提高补光效率。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

一方面，结合图1-5所示，本实施例提供了一种补光装置，补光装置包括激光光源1、偏转模块2和面光源转化模块3；面光源转化模块3包括第一转化区域301和第二转化区域302，第一转化区域301的面积小于第二转化区域302的面积。

补光装置被配置为，激光光源1朝向偏转模块2发射激光束，偏转模块2能够将激光束导入至第一转化区域301或第二转化区域302，第一转化区域301和第二转化区域302分别将激光束的点状光源转化为面状光源后向外发射。

本实施例的补光装置，利用激光光源1，光电转换效率较高，激光本身为线偏振光，无需增加偏振片，补光效率提升200％以上；偏转模块2能够选择性地将激光束导入第一转化区域301和第二转化区域302，第一转化区域301面积较小，视场角较小，能够在较远距离上进行集中补光，第二转化区域302面积较大，视场角较大，能够在较近距离上进行大面积补光，通过第一转化区域301和第二转化区域302实现针对性的差异化补光，进一步的提高补光效率。

在一些可能的实现方式中，激光光源1为红外光激光二极管，其能产生特定波段的非可见红外光，采用760～1100nm波长的红外光，由于激光本身是线性偏振光，因此可以去掉传统方案上的增加偏振片对线偏振光做筛选的过程，从而可以很好的增加光效率。

本实施例中，由于激光本身是点光源，其本身没法很好的对手掌做均匀补光，因此需要引入一个面光源转化模块3保证点光源可以转变为面光源并对手掌做均匀补光。

利用偏转模块2其通过可以实现转动，并通过转动，把激光光源1发射的点状光源可以转换成线形光源，并通过不断的扫描，使得面光源转化模块3被光源完全覆盖，从而通过偏转模块2将光线通过扫描导入到面光源转化模块3中，并利用扫描功能实现第一转化区域301或第二转化区域302的可选性照射。

面光源转化模块3分为两个区域，即第一转化区域301和第二转化区域302。参考图2、3，第一转化区域301面积较小，相应的视场角θ1较小，当手掌和补光装置的距离H1较大时，也能保证其对手掌所处区域集中补光，最大化减少功耗浪费。

参考图4、5，第二转化区域302面积较大，相应的视场角θ2较大，当手掌和补光装置的距离H2较小时，能给手掌整个面积做均匀补光。

结合图6所示，在一些实施例中，第一转化区域301位于第二转化区域302内，第一转化区域301和第二转化区域302分别为矩形区域。矩形的第一转化区域301和第二转化区域302更符合人体的掌部形状，实现更好的补光效果。

可选地，第一转化区域301为第二转化区域302的一部分，当第二转化区域302工作时，第一转化区域301同时进行补光。

结合图7所示，在一些实施例中，面光源转化模块3包括均光膜31、全反射壳32，全反射壳32的出光侧敞开，均光膜31覆设于全反射壳32的出光侧，全反射壳32的内壁为全反射面；激光束射入全反射壳32后，在全反射壳32内多次反射后通过均光膜31向外均匀发射。

激光束进入面光源转化模块3后，在全反射壳32内进行多次的反射，直至充满整个全反射壳32，从而在出光侧展示为均匀的面光源。

在一些可能的示例中，均光膜31还称为均光板、匀光片/板、扩散片/板，能够将点光源形成一个均匀的面光源。

可选地，均光膜31的基材需选择光透过率高的材料，如PET(Polyethyleneterephthalate，涤纶树脂)、PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)、PMMA(polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)。还可以在基材中加入化学颗粒作为散射粒子，使得光线能够不断的在两个折射率相异的介质中穿过，在此同时光线就会发生许多折射、反射与散射的现象，从而形成光学扩散的效果。

在一些可能的示例中，全反射壳32为单向透光结构，即激光束可以透过全反射壳32的底壁和侧壁向内传递，但全反射壳32的底壁和侧壁会对从内向外方向传递的光线进行全反射，使其无法透过底壁和侧壁向外传递，全反射壳32内的光线只能通过出光侧的均光膜31以面光源的形式向外传递。

结合图8所示，在一些实施例中，全反射壳32的内壁为非平面的漫反射面，激光束射入全反射壳32后，在全反射壳32内多次漫反射后通过均光膜31向外均匀发射。通过将全反射壳32的内壁设计为非平面的漫反射面，漫反射相较于镜面反射，分散性和均匀性更好，更有利于将激光束打散。

结合图8所示，在一些实施例中，全反射壳32的内壁设有至少一个锯齿形结构321。利用全反射壳32的内壁的锯齿形结构321，能够实现全反射壳32的内壁的漫反射效果。

可选地，锯齿形结构321均匀或非均匀的布置在全反射壳32的内壁上。

在一些可能的实现方式中，全反射壳32的内壁还可以设置其它相似结构，这包括但不限于凸起结构、凹坑结构等等。

结合图9、10所示，在一些实施例中，均光膜31包括漫反射阵列311，漫反射阵列311均匀分布在均光膜31朝向全反射壳32的表面。通过在均光膜31上布置漫反射阵列311，能够进一步的提高面光源转化模块3的均光效果。

在一些实施例中，漫反射阵列311为印制油墨结构、压刻结构、蚀刻结构、镭雕结构中的至少一种。优选的，漫反射阵列311为印制油墨结构，印制油墨结构制造工艺简单，有利于降低加工成本。可选地，印制油墨结构内掺杂散射颗粒，进一步的提高漫反射阵列311的匀光效果。

结合图11所示，在一些实施例中，偏转模块2包括反射镜21和运动机构22，反射镜21与运动机构22连接，运动机构22驱动反射镜21转动，实现将激光束能够扫描导入不同的转化区域。

反射镜21可以在运动机构22的驱动下沿一个转动轴高速转动，当激光光线照射到反射镜21时，因为反射镜21本身的旋转将点状光源转化为线性扫描光线，并将光线导入到面光源转化模块3的特定区域(例如第一转化区域301或第二转化区域302)，保证实现不同视场角需求下的补光需要。

可选地，运动机构22包括但不限于电机、电磁驱动器、压电驱动器等等。

结合图1所示，在一些实施例中，补光装置还包括距离传感器4，距离传感器4与偏转模块2连接；偏转模块2用于根据距离传感器4输入的距离信息，调整将激光束导入第一转化区域301，或者将激光束导入第二转化区域302。

本实施例距离传感器4用于检测手掌在补光装置上方的不同空间位置以便对其作出补光补偿。当距离传感器4检测到手掌距离较大时，偏转模块2将激光束导入第一转化区域301，当距离传感器4检测到手掌距离较小时，偏转模块2将激光束导入第二转化区域302。

另一方面，本实施例提供了一种识别设备，识别设备包括本公开的补光装置以及摄像头5；参考图1，摄像头5与面光源转化模块3相邻布置。摄像头5通过接收手掌表面反射的红外光采集掌部信息。

可选地，掌部信息包括掌纹信息和掌静脉信息，也可以为其中一种。

掌纹信息是指手指末端到手腕部分的手掌表面的各种纹线信息，其中很多特征可以用来进行身份识别：如主线、皱纹、细小的纹理、脊末梢、分叉点等。掌纹的形态由遗传基因控制，即使由于某种原因表皮剥落，新生的掌纹纹线仍保持着原来的结构。每个人的掌纹纹线都不一样，即使是孪生同胞，他们的掌纹也只是比较相似，而不会完全一样。利用掌纹的纹线特征、点特征、纹理特征、几何特征可以确定一个人的身份。

掌静脉信息是静脉中的一种，掌静脉是指人体的手掌内的静脉系统。用掌静脉进行身份认证时，获取的是掌静脉的图像特征，是掌活体时才存在的特征。在该系统中，非活体的手掌是得不到静脉图像特征的，因而无法识别，从而也就无法造假。

在识别设备获取到掌纹信息后，可对其进行图像处理，以实现身份认证。在一种可选的实施场景下，识别设备还包括具有图像处理器，图像处理器位于识别设备内，或位于识别设备的外接设备上，图像处理器与摄像头的电连接，对摄像头采集的掌部图像进行处理，以便进行认证和判断。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施方式或示例中。

以上所述仅为本公开的实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种补光装置，其特征在于，所述补光装置包括激光光源(1)、偏转模块(2)和面光源转化模块(3)；

所述面光源转化模块(3)包括第一转化区域(301)和第二转化区域(302)，所述第一转化区域(301)的面积小于所述第二转化区域(302)的面积；

所述补光装置被配置为，所述激光光源(1)朝向所述偏转模块(2)发射激光束，所述偏转模块(2)能够将所述激光束导入至所述第一转化区域(301)或所述第二转化区域(302)，所述第一转化区域(301)和所述第二转化区域(302)分别将所述激光束的点状光源转化为面状光源后向外发射。

2.根据权利要求1所述的补光装置，其特征在于，所述第一转化区域(301)位于所述第二转化区域(302)内，所述第一转化区域(301)和所述第二转化区域(302)分别为矩形区域。

3.根据权利要求1所述的补光装置，其特征在于，所述面光源转化模块(3)包括均光膜(31)、全反射壳(32)，所述全反射壳(32)的出光侧敞开，所述均光膜(31)覆设于所述全反射壳(32)的出光侧，所述全反射壳(32)的内壁为全反射面；

所述激光束射入所述全反射壳(32)后，在所述全反射壳(32)内多次反射后通过所述均光膜(31)向外均匀发射。

4.根据权利要求3所述的补光装置，其特征在于，所述全反射壳(32)的内壁为非平面的漫反射面，所述激光束射入所述全反射壳(32)后，在所述全反射壳(32)内多次漫反射后通过所述均光膜(31)向外均匀发射。

5.根据权利要求3所述的补光装置，其特征在于，所述全反射壳(32)的内壁设有至少一个锯齿形结构(321)。

6.根据权利要求3所述的补光装置，其特征在于，所述均光膜(31)包括漫反射阵列(311)，所述漫反射阵列(311)均匀分布在所述均光膜(31)朝向所述全反射壳(32)的表面。

7.根据权利要求6所述的补光装置，其特征在于，所述漫反射阵列(311)为印制油墨结构、压刻结构、蚀刻结构、镭雕结构中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的补光装置，其特征在于，所述偏转模块(2)包括反射镜(21)和运动机构(22)，所述反射镜(21)与所述运动机构(22)连接，所述运动机构(22)驱动所述反射镜(21)转动，实现将所述激光束能够扫描导入不同的转化区域。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的补光装置，其特征在于，所述补光装置还包括距离传感器(4)，所述距离传感器(4)与所述偏转模块(2)连接；所述偏转模块(2)用于根据所述距离传感器(4)输入的距离信息，调整将所述激光束导入所述第一转化区域(301)或将所述激光束导入所述第二转化区域(302)。

10.一种识别设备，其特征在于，所述识别设备包括权利要求1-9中任一项所述的补光装置以及摄像头(5)；所述摄像头(5)与所述面光源转化模块(3)相邻布置。

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